磁共振IVIM-DWI评估脊柱结核的价值观察

王峰,孔德海

(1.阳谷县人民医院骨外科，山东阳谷 252300；2.滨州医学院附属医院骨科，山东滨州 256600)

体素内不相干运动扩散加权成像(intravoxel incoherent motion diffusion weightedimaging,IVIM-DWI)是采用双指数模型设计，对机体组织的单纯扩散参数和灌注相关参数分别进行单独测定，已广泛用于诊断强直性脊柱炎等疾病，但用于脊柱结核的报道较少。本研究旨在探讨IVIM-DWI在脊柱结核评估和诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采集2018年1月～2020年1月在我院经临床病理学诊断确诊的脊柱结核患者36例(男26例，女10例)作为实验组，年龄20～80岁，平均(40.39±14.84)岁；36例均进行了ESR、CRP、结核菌素等检查，并签署知情同意书。纳入标准：①具有腰背或者下腰部僵硬疼痛，伴或不伴下肢放射痛；②既往体健，无脊柱外伤及手术史；③既往无脊柱骨质破坏及后凸畸形。排除标准：①既往有强直性脊柱炎、脊柱肿瘤、风湿等脊柱疾病；②有MRI检查禁忌证；③未签署知情同意书。

随机选取同时期检查正常的36名志愿者(男26例，女10例)作为对照组，年龄20～79岁，平均(41.83±15.97)岁。两组研究对象的性别、年龄比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。

1.2 研究方法

1.2.1 MRI检查

采用西门子Signa 3.0 T扫描仪，采用8通道相控线圈扫描。脊柱MRI常规扫描序列：矢状面：T1WI序列、T2WI序列；冠状面T2WI序列。IVIM-DWI扫描序列：b值分别为：0、50、150、200、400、600 s/mm2，扫描时间约6 min。见表1。

表1 脊柱MRI常规扫描及IVIM-DWI扫描序列

1.2.2 数据处理及分析

IVIM-DWI图像分析使用Siemens syngo.via工作站，采用MITK-Diffusion软件进行自动计算处理，生成单纯弥散系数(D)、伪弥散系数(D*)、灌注分数(f)，对每个层面的所有数据统一测量3次后取均值，生成standardADC图及D、D*、f伪彩图。选取实验组病灶部位和对照组正常椎体、椎间盘或者骨髓图像清晰度高并且均匀的层面，以及其上、下两个层面，手动选取圆形兴趣区(region of interest, ROI)，ROI部分面积约26 mm2，将兴趣区复制粘贴到同一病变位置。所有图像及参数均由2名5年以上影像诊断经验的医师进行图像观察及参数测定，多次测量，取平均值，并达成一致意见。

参数计算采用IVIM-DWI双指数模型，计算公式：

Sb/S0=(1-f)×exp(-b*D)+

f×exp[-b(D*+D)]

注：Sb为高b值的信号强度，S0为b=0 s/mm2时DWI信号强度，f为灌注分数，D为单纯水扩散系数，D*为灌注相关扩散系数

1.3 统计学分析

使用SPSS 21.0统计软件，两组f值、D值、D*值不满足正态性和方差齐性检验，故采用秩和检验，用中位数表示。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

实验组病变椎体D值、D*值显著高于对照组，f值显著低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1；实验组病变椎体与自身跳跃2个椎体间，经秩和检验，f值、D值差异均具有显著统计学意义(P<0.05)，D*值差异无统计学意义(P>0.05，见表2)。

表1 两组IVIM参数比较

表2 实验组病变椎体与自身跳跃2个椎体间IVIM参数比较

实验组病变椎间盘的f值、D值显著高于对照组(P<0.05)，两组的椎间盘D*值差异无统计学意义(P>0.05，见表3)。

表3 实验组病变椎间盘与对照组正常椎间盘的IVIM参数比较

对实验组36例患者脊柱结核的病变椎体采用ROC曲线进行分析，计算其病变椎体f、D、D*值的最大曲线下面积，D值的诊断阈值为0.62×10-3mm2/s，AUC最大为0.950，敏感度为94.74%，特异度为86.56%；D*值的诊断阈值为0.48×10-3mm2/s，AUC最大为0.725，敏感度为74.53%，特异度为80.91%；f值的诊断阈值为0.072×10-3mm2/s，通过计算比较敏感度和特异度总和的最大值，得出D值的诊断效能最高。

3 讨论

目前，临床诊断脊柱结核普遍使用的方法有X线、CT、MRI、超声等常规方式。但以上方法的临床诊断效能不高。IVIM-DWI能够定量评估分子的运动，采用多个b值进行扫描成像，使用双指数模型对所有数据进行拟合[1]，该模型参数包括：D值、D*值和f值，可以获得病灶的生物学信息。该方法在很大程度上弥补了常规影像学检查只能通过形态学评估和诊断疾病的不足[2]。目前，采用IVIM-DW技术评估、诊断脊柱结核的可行性尚缺乏充分报道。

本研究中，实验组病变椎体D值、D*值显著高于对照组，f值显著低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，该结果与班超等[3]的结论一致。D值之所以升高，主要是由于椎体骨质被破坏，破骨细胞增多，骨小梁减少，病变椎体出现充血、水肿，从而导致细胞外间隙增加，水分子自由扩散度增加，因此D值明显增大[4]。本研究椎体D值高于既往研究中椎体肿瘤D值，D*值高于既往报道中椎体肿瘤D*值[5]，可能与椎体肿瘤患者肿瘤细胞取代正常骨髓细胞，水分子扩散受限，从而导致D值降低有关；同时，因肿瘤血供丰富，血管灌注增加，使D*值增加。本研究中，病变椎体D值高于既往研究中布鲁杆菌感染结果，D*值则基本与既往报道一致[4]，这可能是因为脊柱结核对椎体的破坏较布鲁杆菌感染更为严重。实验组病变椎间盘D值显著高于对照组正常椎间盘(P<0.05)，其原因主要是椎体感染结核分枝杆菌后，椎间盘得不到充足的营养供应，从而使正常椎间盘的“夹心面包”特征被破坏，导致椎间隙狭窄，边界不清，出现高信号，因此D值明显增高[6]。本研究采用ROC曲线来判断D值对于脊柱结核病变的诊断效能，其最佳诊断阈值为0.62×10-3mm2/s，其敏感度为94.74%，特异度为86.56%，AUC最大为0.950。这些数据表明，通过IVIM-DWI技术测得的D值对于诊断脊柱结核具有很高的准确性和敏感性，诊断价值较高。